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深度解析:3D图像、3D打印、3D虚拟在牙髓病学中的应用

时间:2019-02-12 09:55 来源:南极熊 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃
        近年来,数字技术已经广泛应用于口腔中,如3D打印,已经广泛的应用于并深刻影响了种植、口腔颌面外科、正畸和牙周的临床教学和临床病例的诊疗。通过一些辅助的软件和设备,能够改进教学管理和临床诊疗的各种方法,这些辅助工具包括锥型束计算机断层扫描(CBCT)、3D打印等。
 
     CBCT通过创建3D图像来评估牙齿与相邻软硬组织的关系。在牙髓病学中,与传统的二维图像相比,CBCT提高了对复杂解剖结构的理解。因此,有利于教学和病例管理,包括制定治疗计划和随访。在全球范围内,CBCT在牙髓病学中的应用正在迅速增加,已经发表了各种指南和方针以帮助临床医生进行病例选择和促进其安全使用。包括美国牙髓病学会(AAE)、美国口腔颌面放射学学会(AAOMR)、欧洲放射防护委员会172号准则、英国教师一般牙科实践CBCT选择标准、欧洲牙髓病学会立场声明(ESE)。
一,背景
      3D打印是基于牙体和相关骨骼组织的虚拟(计算机生成的)效果图通过自动化过程生成的模型。自动化过程涉及设备(3D打印机),它利用各种3D打印技术来制作物品。触觉模拟器是一种计算机系统,通过模拟各种治疗过程中可能遇到的挑战,并提供实时的多感官围手术期反馈,对牙齿和骨骼组织进行交互式三维虚拟仿真。3D打印的设计和制作以及触觉模拟器的操作依赖于3D成像、3D虚拟设计和/或3D打印技术之间的数字信息(数据)交换。

      在多篇文献中,CBCT扫描相对于二维放射成像的优势及其在牙髓病学中的应用得到了广泛的综述和讨论。然而,由于3D打印和触觉模拟器的引进相对较晚,在牙髓病学方面发表的文献较少。只有少数病例报告详细描述了3D打印导航的应用、3D打印的实验研究和触觉模拟器的有效性。因此,本文将提供相关文献说明设计和生产3D打印和操作触觉模拟器的技术并讨论3D打印和触觉模拟器系统在牙髓病学中的应用。
鉴于范围广泛,本综述将主要集中在髓腔入口预备和根尖手术方面。
二、3D打印的设计与制作
        信息技术的进步,包括廉价/开源软件的使用,使3D成像设备、3D虚拟系统和3D打印机之间的相互操作性得以有效地创建、操作和处理数据,最终用于3D打印的设计和生产。CBCT扫描的三维成像数据以DICOM或专有格式存在。DICOM格式有助于在不同制造商制造的、在不同平台上运行的计算机设备之间传输医学图像和相关数据。

        3D虚拟导航系统获取CBCT扫描的体积数据(DICOM格式),该系统使用专用软件将数据转换为标准的STL文件格式。3D虚拟设计系统还可以获取以STL格式存在的口腔/石膏模型扫描的三维成像数据。通过对牙冠等解剖标志物的精确比对,使用专用软件将CBCT及相应的口腔/石膏模型STL数据集进行匹配,消除金属修复体引起的条纹和人工空洞。然后用计算机辅助设计(CAD)或种植规划软件对生成的3D图像进行编辑,以创建3D打印的蓝图。最后的设计被数字化切片并导出到3D打印机中进行制作。图1总结了设计和生产3D打印的关键步骤。

三、3D打印在牙髓病学中的应用
     3D打印在正畸,正颌,颅面,口腔颌面手术这些学科的教学和治疗过程中的好处已经被广泛报道。同样,3D打印在牙髓病学应用中也有类似的好处,包括简单、微创、更精确、减少手术时间、改善病人舒适度和促进操作者技能的发展。
        复杂的牙体治疗,例如在非手术口内治疗、钙化、牙根纵裂、发育异常,或在口腔内手术、根尖接近重要解剖结构或皮质骨较厚等,都会使病人风险增加、影响治疗效果。这些病例对大多数操作人员来说是具有挑战性的。因此,使用3D打印模型和导板作为学习和治疗的辅助,有能促进提高治疗结果和帮助操作员技能的发展。下面讨论3D打印模型和导航在牙髓学中的应用。
(一)3D打印模型
       石膏模型可以用来教育学生和患者,也可以用于记录、评估潜在的操作困难以及制作定制导航或夹板。但石膏模型不能显示内部解剖结构;不能精确复制及用不同的颜色、纹理和透明度等来制作,因此用于模拟牙科手术并不可靠。此外,它们需要专用的存储空间,而且石膏模型也需要规范化的销毁。

3D打印模型和数字打印模型可以克服上述局限性,具有与石膏模型相同的功能:
1、 数字文件可以方便地复制、存储和电子转换;
2、根据3D打印需要,可以制作成多种颜色、纹理、透明度和/或适合模拟或消毒的机械特性的模型。

(责任编辑:中国3D打印网)

weixin
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